梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)強(qiáng)震性能研究

梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)強(qiáng)震性能研究

由于傳統(tǒng)梁柱螺旋連接節(jié)點(diǎn)的閉合角度難以形成，因?yàn)檫B接區(qū)域的板塊是不連續(xù)的，柱的強(qiáng)度很難限制。梁端很難形成塑料拱。雖然一些參數(shù)已經(jīng)改進(jìn)，但延遲性無(wú)法滿足連接塑料薄膜的要求。為了解決梁柱剛性連接節(jié)點(diǎn)在強(qiáng)震作用下脆性破壞的問(wèn)題,實(shí)現(xiàn)“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)思想,一般通過(guò)兩條途徑改善梁柱剛性節(jié)點(diǎn)的抗震性能:一是通過(guò)對(duì)梁翼緣的局部削弱(骨形節(jié)點(diǎn))使梁柱連接區(qū)域焊縫附近的破壞位置外移;二是在連接區(qū)域局部加大梁截面,提高節(jié)點(diǎn)延性,簡(jiǎn)稱加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)。這兩種方式的共同目的都是將塑性鉸從焊接節(jié)點(diǎn)區(qū)域移到距柱面一定距離的梁上,避免塑性鉸出現(xiàn)在韌度較差的焊接接頭處,以確保構(gòu)件具有足夠的延性。削弱型節(jié)點(diǎn)包括梁腹板削弱型連接、腹板切縫型連接和梁翼緣削弱型連接。近年來(lái),國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者針對(duì)不同形式的削弱型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了深入研究。其中,翼緣削弱型節(jié)點(diǎn)是近十年研究的熱點(diǎn)之一。梁翼緣圓弧削弱式是美國(guó)FEMA所推薦的一種塑性鉸外移的梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式,并給出了圓弧削弱式RBS連接的設(shè)計(jì)步驟。但大量研究結(jié)果表明,削弱型節(jié)點(diǎn)是以削弱梁截面、降低梁承載力為代價(jià),來(lái)達(dá)到強(qiáng)震作用下其塑性發(fā)展的目的,此外,削弱型節(jié)點(diǎn)對(duì)加工制作的精度要求較高。為避免削弱型節(jié)點(diǎn)這一弊端,加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)得到了工程界的廣泛關(guān)注,加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)是通過(guò)在梁上下翼緣局部范圍加大梁截面,在不降低其承載力的前提下,使梁在大震作用下同樣可以獲得較好的塑性發(fā)展,節(jié)點(diǎn)具有很好的延性。加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)連接分為梁端加腋式節(jié)點(diǎn)、肋板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)、板式加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)、擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)。此類節(jié)點(diǎn)的共同特征是通過(guò)加強(qiáng)節(jié)點(diǎn),使塑性鉸的生成位置出現(xiàn)在偏離節(jié)點(diǎn)的梁上。其基本思想是根據(jù)地震彎矩梯度對(duì)梁端截面進(jìn)行加強(qiáng),使加強(qiáng)后的區(qū)域截面抵抗彎矩大于地震彎矩需求梯度。由于塑性鉸總是在結(jié)構(gòu)M/Mu值最大截面處首先出現(xiàn),因此只要使得加強(qiáng)段端部梁截面的M/Mu值小于梁上其它截面處的M/Mu值,加強(qiáng)段端部就會(huì)形成塑性鉸,遠(yuǎn)離梁柱翼緣交界面,如圖1所示。梁端加腋式節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的特點(diǎn)是在梁端下翼緣處通過(guò)小梁或板對(duì)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加固,同時(shí)在梁腹板和柱腹板的相應(yīng)位置設(shè)置加勁肋,如圖2所示。蘇明周,顧強(qiáng)等人進(jìn)行了全焊梁柱剛性連接的循環(huán)加載試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果表明,梁端加腋改進(jìn)形式可大幅度提高連接的延性和極限承載力,其破壞形式均為梁端形成塑性鉸后經(jīng)歷反復(fù)塑性變形而發(fā)生整體失穩(wěn)。根據(jù)美國(guó)SACSteelProject的4種梁柱規(guī)格共9個(gè)加腋剛性節(jié)點(diǎn)的試驗(yàn)研究表明,加腋節(jié)點(diǎn)的抗震性能優(yōu)越,具有良好的塑性能力,塑性轉(zhuǎn)角由原來(lái)不足0.018rad可增至0.03rad以上,最大可達(dá)0.05rad。1998年,Chia-MingUang,DuaneBondad對(duì)梁截面加腋型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)研究。2003年,韓國(guó)漢城大學(xué)建筑學(xué)院的Cheol-HoLee等人進(jìn)行了加腋型梁柱連接節(jié)點(diǎn)在往復(fù)荷載作用下的抗震試驗(yàn)研究分析,試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),加腋型節(jié)點(diǎn)有效地轉(zhuǎn)移了塑性鉸,在緩解梁端焊縫處的應(yīng)力集中、防止脆性破壞方面表現(xiàn)出了良好的性能。但加腋型節(jié)點(diǎn)用鋼量大,節(jié)點(diǎn)處梁翼緣中部的應(yīng)力集中仍然嚴(yán)重,且梁腋的存在也給建筑設(shè)計(jì)增加了困難。此外,還增加了現(xiàn)場(chǎng)安裝難度、降低了建筑物凈空高度。肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的具體形式有很多種,主要包括多肋板加強(qiáng)型和單肋板加強(qiáng)型等。其特點(diǎn)是依靠在鋼梁上下翼緣焊接一塊或者兩塊垂直肋板增加鋼梁翼緣截面的抗彎承載力,使塑性鉸移至肋板加強(qiáng)區(qū)之外,緩解梁端翼緣焊縫處的應(yīng)力集中,有效阻止梁端翼緣焊縫處產(chǎn)生的破裂。Popov,Tsai,Engelhardt,Anderson和Duan等人分別對(duì)肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行過(guò)試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果顯示,肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)有良好的塑性變形能力。2003年,Cheng-ChihChen進(jìn)行了鋼框架梁翼緣單肋板加強(qiáng)型梁柱節(jié)點(diǎn)的有限元分析和試驗(yàn)研究,試驗(yàn)結(jié)果表明單肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)具有明顯、可靠的延性來(lái)保證非線性變形的實(shí)現(xiàn)。2004年,他們又對(duì)普通鋼框架梁柱節(jié)點(diǎn)和另外一種形式的肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了有限元理論分析和往復(fù)荷載作用下的試驗(yàn)研究。試驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),單肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)能夠緩解梁端翼緣焊縫處的應(yīng)力集中,有效阻止梁端翼緣焊縫處產(chǎn)生的破裂。較厚肋板試件表現(xiàn)出良好的滯回性能,而較薄肋板試件由于肋板端部脆性破裂而失敗,但文章未對(duì)這種發(fā)生不同破壞模式的現(xiàn)象和發(fā)生脆性破壞的原因作出解釋。肋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)同樣存在降低建筑凈空高度的缺點(diǎn)(圖3),且不方便組合樓板的安裝。綜上所述,由于梁端加腋式節(jié)點(diǎn)和肋板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)在施工及建筑設(shè)計(jì)等方面存在缺陷,板式加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)及梁翼緣擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)將成為鋼結(jié)構(gòu)梁柱剛性抗震節(jié)點(diǎn)今后的發(fā)展趨勢(shì)。本文將主要針對(duì)這兩種加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的研究與發(fā)展進(jìn)行綜述。1梁柱連接節(jié)點(diǎn)的分析板式加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)包括翼緣板加強(qiáng)型連接與蓋板加強(qiáng)型連接,如圖4所示,是美國(guó)FEMA350推薦的使塑性鉸外移的一種梁柱節(jié)點(diǎn)連接形式。翼緣板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)中的梁翼緣與柱翼緣不直接焊接,而是通過(guò)加強(qiáng)板進(jìn)行過(guò)渡,加強(qiáng)板與柱翼緣采用全熔透單面坡口焊接,蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的蓋板與梁翼緣同時(shí)與柱翼緣全熔透單面坡口焊接連接。這種連接方法是美國(guó)規(guī)范FEMA350在北嶺地震災(zāi)后通過(guò)試驗(yàn)總結(jié)并推薦的一種新型鋼框架節(jié)點(diǎn)連接方式,且FEMA350給出了其設(shè)計(jì)步驟,如圖5所示。其中,各參數(shù)含義如下:Ry為鋼材超強(qiáng)系數(shù);Fy、Fu分別為材料的屈服強(qiáng)度及極限抗拉強(qiáng)度;Sb為鋼梁在塑性鉸處的彈性截面模量;Zbe為鋼梁在塑性鉸處的有效截面塑性模量;dc為柱高度;tplt、tplb分別為上下翼緣加強(qiáng)板的厚度;Cpr為承載力系數(shù);bp為加強(qiáng)板在柱翼緣處的截面寬度;Cy為系數(shù),Cy=1/[(CprZbe)/Sb];Mf為柱翼緣表面彎矩,Mf=Mpr+Vpx;lw為焊縫總長(zhǎng)度,包括焊縫端部長(zhǎng)度;Fw為焊縫的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)強(qiáng)度;tw為焊喉高度。T.Kim等人采用有限元分析及試驗(yàn)方法研究了翼緣板加強(qiáng)型和蓋板加強(qiáng)型連接節(jié)點(diǎn),T.Kim等共制作了10個(gè)足尺試件,5個(gè)為翼緣板加強(qiáng)型,5個(gè)為蓋板加強(qiáng)型,并對(duì)試件施加了低周往復(fù)荷載。試驗(yàn)中所有試件均在遠(yuǎn)離柱翼緣的位置出現(xiàn)了塑性鉸,梁腹板和翼緣均出現(xiàn)了局部屈曲,節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度退化并達(dá)到極限狀態(tài)。塑性轉(zhuǎn)角在2.3%~3.9%,當(dāng)加強(qiáng)板的形式為矩形時(shí),節(jié)點(diǎn)性能表現(xiàn)最好。PoPov等人對(duì)翼緣蓋板螺栓連接節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)研究。作者指出必須對(duì)連接區(qū)的梁翼緣進(jìn)行加強(qiáng),迫使塑性鉸在連接區(qū)以外形成,否則裂縫將在凈截面處形成,同時(shí)螺栓必須為高強(qiáng)螺栓。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)翼緣板加強(qiáng)型連接和蓋板加強(qiáng)型連接節(jié)點(diǎn)開(kāi)展的試驗(yàn)研究較少。陳杰,蘇明周等人研究了焊接翼緣板加強(qiáng)式梁柱剛性連接。對(duì)4個(gè)1/2模型施加了循環(huán)荷載,研究了梁翼緣寬厚比、腹板高厚比對(duì)連接性能的影響和節(jié)點(diǎn)域強(qiáng)弱對(duì)連接塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力的影響。作為比較,還進(jìn)行了一個(gè)蓋板加強(qiáng)式梁柱剛性連接的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,這種連接形式性能優(yōu)良,確保塑性鉸轉(zhuǎn)移到加強(qiáng)板以外,梁端塑性轉(zhuǎn)角介于0.044rad~0.054rad之間,達(dá)到了特殊抗彎鋼框架連接塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力不小于0.03rad的要求,在試驗(yàn)過(guò)程中所有的加強(qiáng)板都沒(méi)有發(fā)生局部屈曲。該論文還指出,在滿足我國(guó)抗震規(guī)范要求的前提下,增大梁翼緣的寬厚比,梁翼緣更易于發(fā)生塑性局部屈曲,但對(duì)極限承載能力和變形能力的影響不大;減小梁腹板的高厚比則對(duì)承載力的影響較明顯;較弱的節(jié)點(diǎn)域,會(huì)顯著降低連接的承載力,但可提高其變形能力。北方交通大學(xué)的張海軍、陳愛(ài)國(guó)和楊慶山采用有限元分析方法,對(duì)鋼框架蓋板連接節(jié)點(diǎn)的承載力、剛度、塑性鉸發(fā)展行為、關(guān)鍵部分的應(yīng)力分布以及滯回性能等方面進(jìn)行了比較深入的研究。其研究成果表明:隨著節(jié)點(diǎn)域厚度的增大,梁柱連接的強(qiáng)度和剛度都增加;柱翼緣厚度增加時(shí),連接的剛度和強(qiáng)度增大、延性降低,厚度達(dá)到一定程度后,增加其厚度對(duì)梁翼緣的橫向約束將沒(méi)有多大的影響;隨著柱翼緣寬度的增大,連接的強(qiáng)度和剛度提高;隨著梁高的增加,梁柱連接的剛度和強(qiáng)度增加,延性降低;梁柱連接的強(qiáng)度和剛度隨著梁翼緣的增厚而提高,但其提高或降低的幅度均不大,即梁翼緣厚度對(duì)梁柱連接性能的影響不是很顯著;蓋板長(zhǎng)度太小時(shí)容易造成蓋板端部的應(yīng)力集中,對(duì)梁柱連接的受力不利;蓋板長(zhǎng)度達(dá)到一定值的時(shí)候,增大蓋板長(zhǎng)度對(duì)提高梁柱連接的承載力和剛度效果很小;蓋板厚度增加時(shí),梁柱連接的強(qiáng)度和剛度都增加,但增加或降低的效果均不明顯。筆者針對(duì)翼緣板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)和蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)開(kāi)展了試驗(yàn)研究工作,設(shè)計(jì)制作了4個(gè)1/2縮尺比例的節(jié)點(diǎn)試件,進(jìn)行了低周反復(fù)循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)研究。通過(guò)改變加強(qiáng)板的形狀和尺寸,研究了翼緣板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)和蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的破壞形態(tài)、耗能能力、滯回性能、骨架曲線及剛度退化等力學(xué)性能。主要試驗(yàn)現(xiàn)象有:4個(gè)試件均在距離加強(qiáng)板端部約1/4梁高位置形成塑性鉸,遠(yuǎn)離柱翼緣,保護(hù)了梁柱節(jié)點(diǎn)焊縫;梁翼緣均未出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象,塑性鉸處的梁截面出現(xiàn)了較大的塑性變形,翼緣翹曲明顯,腹板鼓凸嚴(yán)重,腹板與剪力連接板之間形成了較大的縫隙;試件的P-Δ滯回曲線均非常飽滿,無(wú)捏攏現(xiàn)象;翼緣板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的延性系數(shù)μ分別為3.51、3.28,蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的延性系數(shù)μ分別為3.42、3.11,均滿足了抗震性能要求;翼緣加強(qiáng)板的等效粘滯阻尼系數(shù)he分別為0.584、0.550,蓋板加強(qiáng)板的等效粘滯阻尼系數(shù)he分別為0.564、0.536。試件的骨架曲線,翼緣板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的承載力高,延性較好,優(yōu)于蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)。得到的主要研究成果如下:(1)長(zhǎng)方形板式加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的滯回性能、耗能能力明顯優(yōu)于梯形板式加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn);(2)加強(qiáng)板的長(zhǎng)度對(duì)結(jié)構(gòu)耗能能力影響不大。在保證塑性鉸能夠有效外移的前提下,加強(qiáng)板的長(zhǎng)度越短,節(jié)點(diǎn)的耗能能力越強(qiáng);(3)蓋板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的蓋板與梁翼緣同時(shí)與柱翼緣焊接,焊縫厚度較大造成了柱翼緣表面加強(qiáng)板和翼緣的接合處的應(yīng)力升高,其延性系數(shù)低于翼緣加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn);(4)翼緣板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)加工制作簡(jiǎn)單,材料利用率高,制作成本較低,耗能能力優(yōu)于蓋板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn),推薦在強(qiáng)地震區(qū)應(yīng)用。2節(jié)點(diǎn)抗震性試驗(yàn)研究擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)主要分為直接擴(kuò)翼型和側(cè)板加強(qiáng)型兩種節(jié)點(diǎn)形式(圖6)。直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)是通過(guò)一段變翼緣寬度的焊接牛腿進(jìn)行過(guò)渡,牛腿提前在工廠與鋼柱全焊連接,現(xiàn)場(chǎng)將等翼緣寬度的鋼梁與短牛腿栓焊連接,牛腿翼緣與柱翼緣交界處的焊縫質(zhì)量能夠得到保證,現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)牛腿亦可作為安裝工作平臺(tái),方便施工。梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)式連接節(jié)點(diǎn)采用日本《鋼構(gòu)造接合部設(shè)計(jì)指針》頒布的構(gòu)造作法,只需在梁端部用幾塊與梁翼緣厚度相同或相近的平板與梁翼緣對(duì)接焊接即可。與普通的鋼結(jié)構(gòu)梁柱節(jié)點(diǎn)相比,側(cè)板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)梁端塑性變形能力明顯提高。日本的設(shè)計(jì)均為針對(duì)日本國(guó)內(nèi)高層建筑多使用的箱形截面,而美國(guó)多采用H型鋼柱,故震后美國(guó)的學(xué)者幾乎未對(duì)這種連接形式做過(guò)研究,也鮮有文獻(xiàn)報(bào)道。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)于擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)的研究尚處于探索階段。王想軍設(shè)計(jì)了4個(gè)縮尺1/2的模型,其中2件為梁端翼緣擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn),2件為梁翼緣側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn),并對(duì)這兩種節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了低周反復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明:擴(kuò)大翼緣部分越短,轉(zhuǎn)移塑性鉸的效果越好;梁端翼緣放大型節(jié)點(diǎn)較側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)而言,不但其耗能性能、抗震性能具有顯著優(yōu)勢(shì),且加工制作過(guò)程較為方便。采用對(duì)接型梁端翼緣放大型節(jié)點(diǎn),不僅可以保持梁端翼緣放大型節(jié)點(diǎn)的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)能夠提高材料的利用率,故此類節(jié)點(diǎn)具有諸多加強(qiáng)型以及削弱型節(jié)點(diǎn)難以媲美的優(yōu)勢(shì)。臺(tái)灣交通大學(xué)的陳誠(chéng)直,李智民對(duì)鋼構(gòu)造梁擴(kuò)翼接頭的抗震性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。按照FEMA規(guī)定設(shè)計(jì)了6組足尺的不同擴(kuò)翼參數(shù)的擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)試件,試驗(yàn)結(jié)果表明:擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)確實(shí)能改善梁根部焊縫處應(yīng)力集中的現(xiàn)象,降低了梁柱接頭處焊縫發(fā)生破壞的可能,并且6組試件都產(chǎn)生了塑性鉸,增加擴(kuò)翼段及圓弧段長(zhǎng)度可使塑性鉸遠(yuǎn)離柱面,避免了焊接熱影響區(qū)發(fā)生脆性破壞,增加了塑性消能范圍,提高了梁柱連接接頭的抗震性能,并且建議按照FEMA進(jìn)行擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)時(shí)翼緣擴(kuò)大處的截面抵抗矩與鋼梁的全截面塑性彎矩之比應(yīng)等于或大于1.2。臺(tái)灣大學(xué)的陳嘉有分別對(duì)蓋板式連接和梁端側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)進(jìn)行了對(duì)比性試驗(yàn),其中加強(qiáng)側(cè)板采用梯形形式,兩試件在加強(qiáng)側(cè)板末端處梁翼緣都有裂縫產(chǎn)生,最終梁翼緣與腹板產(chǎn)生局部屈曲導(dǎo)致承載力嚴(yán)重下降而停止試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果顯示梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)變截面處應(yīng)力集中現(xiàn)象顯著。臺(tái)灣交通大學(xué)的陳誠(chéng)直教授對(duì)梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)式梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行了試驗(yàn)研究,結(jié)果顯示試件未達(dá)到極限承載力之前,已于側(cè)板與翼緣對(duì)接焊縫處開(kāi)裂,加強(qiáng)側(cè)板末端有裂縫產(chǎn)生并向梁翼緣延伸導(dǎo)致梁翼緣撕裂,這種單肋板的加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)的穩(wěn)定性仍需進(jìn)一步研究。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的王想軍通過(guò)試驗(yàn)現(xiàn)象指出:側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)由于側(cè)板處焊縫的影響,塑性變形能力和延性遠(yuǎn)遠(yuǎn)比不上翼緣放大型節(jié)點(diǎn),這說(shuō)明加強(qiáng)側(cè)板處焊縫是影響試件塑性和延性性能的主要因素。劉占科,蘇明周等人參考日本《鋼構(gòu)造接合部設(shè)計(jì)指針》,結(jié)合我國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)了4個(gè)縮尺比例為1/2的側(cè)板加強(qiáng)型試件,并進(jìn)行了低周往復(fù)荷載作用下的擬靜力試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,該連接形式強(qiáng)度和剛度較好,能滿足我國(guó)現(xiàn)行抗震規(guī)范的要求,但該連接構(gòu)造形式塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力稍差,不能完全滿足特殊抗彎鋼框架連接塑性轉(zhuǎn)動(dòng)能力的要求。梁端翼緣擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)不影響建筑美觀和凈空高度,對(duì)節(jié)點(diǎn)加工工藝的要求不高,現(xiàn)場(chǎng)施工難度較小,缺點(diǎn)是梁端節(jié)點(diǎn)形成擴(kuò)大段后切除的鋼材不能得到充分的利用。黃艷,劉新春采用ANSYS軟件建立了非線性有限元分析計(jì)算模型,對(duì)側(cè)板加強(qiáng)式梁柱節(jié)點(diǎn)的抗震性能進(jìn)行了研究,分析了側(cè)板長(zhǎng)度對(duì)連接性能的影響。結(jié)果表明,側(cè)板加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)滯回性能優(yōu)于普通無(wú)側(cè)板節(jié)點(diǎn),節(jié)點(diǎn)承載力也大大提高。側(cè)板加強(qiáng)節(jié)點(diǎn)滯回曲線穩(wěn)定、飽滿,這種連接表現(xiàn)出了較好的耗能能力。筆者針對(duì)翼緣擴(kuò)大型節(jié)點(diǎn)開(kāi)展了試驗(yàn)研究工作,分別設(shè)計(jì)制作了2個(gè)直接擴(kuò)翼型節(jié)點(diǎn)試件、2個(gè)側(cè)板加強(qiáng)型節(jié)點(diǎn)試件,進(jìn)行了低周反復(fù)循環(huán)荷載作用下的試驗(yàn)研究。筆者針對(duì)直接擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)的研究結(jié)果表明:梁端翼緣圓弧擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)的塑性鉸中心形成于擴(kuò)翼圓弧段末端,遠(yuǎn)離柱翼緣,避免于梁柱連接端部焊縫處發(fā)生脆性破壞,實(shí)現(xiàn)了“強(qiáng)節(jié)點(diǎn)、弱構(gòu)件”的設(shè)計(jì)思想;節(jié)點(diǎn)的塑性鉸中心形成于擴(kuò)翼圓弧段末端,遠(yuǎn)離柱翼緣,達(dá)到了塑性鉸外移的目的,有效地保護(hù)了節(jié)點(diǎn);擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)試件加載過(guò)程中沒(méi)有出現(xiàn)撕裂現(xiàn)象,塑性鉸范圍內(nèi)的翼緣屈曲現(xiàn)象明顯,表現(xiàn)出了良好的塑性耗能能力;由于擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)在構(gòu)造中采用圓弧漸進(jìn)式過(guò)渡的措施,使應(yīng)力在傳遞路徑上平滑過(guò)渡減少了梁端變截面端部應(yīng)力集中現(xiàn)象;試件在斷裂發(fā)生前滯回曲線均很飽滿,且沒(méi)有“捏縮”效應(yīng);M/Mp-θp及M/Mp-θ總滯回曲線顯示擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)具有良好的塑性變形能力;擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)的延性系數(shù)μ分別為4.17、3.93,擴(kuò)翼式節(jié)點(diǎn)的等效粘滯阻尼系數(shù)he分別為0.680、0.689。筆者針對(duì)側(cè)板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)的研究結(jié)果表明:側(cè)板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)塑性鉸中心在距離加強(qiáng)側(cè)板末端以外1/4梁高處形成,達(dá)到了塑性鉸外移的目的,保護(hù)了梁柱連接根部焊縫;梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)式試件均是加強(qiáng)側(cè)板末端出現(xiàn)向梁翼緣中心發(fā)展的裂縫時(shí)停止加載,主要是由于加強(qiáng)側(cè)板末端截面突變現(xiàn)象明顯、側(cè)板端部焊接熱影響區(qū)的鋼材變脆導(dǎo)致此處的應(yīng)力集中現(xiàn)象嚴(yán)重,由此可見(jiàn)加強(qiáng)側(cè)板制約了此類節(jié)點(diǎn)塑性耗能的發(fā)展;節(jié)點(diǎn)試件滯回曲線均很飽滿,且沒(méi)有“捏縮”效應(yīng);側(cè)板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)容易發(fā)生翼緣變截面處的側(cè)板開(kāi)裂,裂縫的出現(xiàn)限制了變截面附近塑性的發(fā)展,計(jì)算梁端翼緣側(cè)板加強(qiáng)式節(jié)點(diǎn)的承載力控制截面應(yīng)選在梁端加強(qiáng)側(cè)板端部位置處;試驗(yàn)節(jié)